Абляционные материалы

Применение отражающих абляционных материалов для теплозащиты аппаратов, входящих в атмосферу планет. — Ракетная техника и космонавтика , 1972, № II, с. 137—145. [c.384]

Таким образом, процесс абляции — это унос материала с поверхности в результате теплового и газодинамического воздействия. В качестве абляционных материалов используют медь, чугун, пластмассы и т. д. В поверхностном слое конденсированной фазы при сублимации, горении, абляции можно выделить три характерные зоны прилегающая к поверхности зона коксования, зона подготовительных процессов и прогретая зона. Характерной особенностью рассматриваемых процессов является подвижность границы и наличие указанных зон. Различие между ними заключается в протекании частных явлений и характере тепловыделения или теплопоглощения в конденсированной и газообразной средах. [c.86]

Пустоты (закрытые поры) могут определяться даже в закрытых сотовых конструкциях и в абляционных материалах, адгезионно связанных с металлическими структурами [4]. Рассеяние СВЧ-излучения на пустотах уменьшает амплитуду сигнала, выводимого на экран ЭЛТ. [c.479]

Вследствие высокой стоимости спускаемого аппарата конструкции из композитов, обеспечивающие снижение массы, требуют наибольших вложений и ранее испытывались при больших скоростях, чем в случае обычных летательных аппаратов. Космические капсулы и ракеты начального периода имели носовые обтекатели, кожухи и теплозащитные экраны, изготовленные из абляционных материалов,х стойких к воздействию высокой температуры. Для многих ракетных сопл также используют абляционные конструкции. В оригинальной разработке командного модуля ракеты Аполлон и прибора для контроля космической среды многие виды композитов были использованы внутри и вне кабины. После трагического пожара на корабле Аполлон использование композитов внутри кабины резко сократилось и были приняты меры по замене их на негорючие материалы. Для долговременной эксплуатации в космическом пространстве оказались необходимыми также стойкость к дегазации и влиянию сильного [c.557]

Абляционные материалы 342, 418 АБС-пластик 36, 65, 94, 102, 163,253, 339, 445 Агломерация частиц 273 Адгезия 277, 401 [c.465]

К этой же группе композитов относятся абляционные материалы для тепловой защиты ракет, изготовленные на базе фенолформальдегидных смол с углеродным или стекловолокном. В этих материалах часто используется стеклоткань, которая при многослойном нанесении обеспечивает высокие механические свойства изделий, например тонкостенных труб, втулок и др. [c.876]

В зависимости от конкретных условий все эти виды нагрузок могут воздействовать на агрегат ЖРД совместно, либо одна из них может иметь доминирующее. значение. Например, для камер сгорания, выполненных из абляционных материалов, существенно влияние всех четырех факторов, а работоспособность металлических камер с регенеративным охлаждением при малом времени работы определяется тепловыми нагрузками и уровнем давления продуктов сгорания. [c.69]

Вся внешняя поверхность отсека покрыта стальными сотовыми панелями 14, которые заполнены абляционным материалом для защиты от аэродинамического нагрева. [c.60]

В последние годы большое значение приобрели теплоизолирующие абляционные покрытия, предназначенные для работы при больших тепловых нагрузках и значительных скоростях набегающего газового потока. Тепло, подводимое извне, расходуется на плавление, испарение и унос наружного слоя абляционного покрытия. В результате уноса материала температура поверхности изолируемого тела остается почти постоянной за все время абляции. Материалы покрытия должны обладать большой теплоемкостью и малой теплопроводностью, надлежащей температурой начала абляции и высокой теплотой (энтальпией) абляции. Последняя измеряется количеством теплоты, затрачиваемой на унос одного килограмма материала. Абляционные или, по другой терминологии, жертвенные покрытия имеют значительную толщину и создаются на основе теплоизолирующих материалов (окислы, стекловолокно, волокнистые силикаты и т. п.) со смоляными и кремнеорганическими связующими [271]. [c.168]

Абляционному разрушению обычно подвержены неметаллические материалы и в первую очередь пластмассы. Явление абляции пластмасс исследовано еще недостаточно полно. Однако уже сейчас можно считать установленным, что материалы с неориентированными волокнами, большинство которых расположено перпендикулярно к омывающему поверхность потоку газов, разрушаются медленнее материалов, у которых направление волокон совпадает с направлением потока газов. Кроме того, подмечено, что детали, отлитые под высоким давлением, лучше сопротивляются эрозии и абляции, по сравнению с деталями, отлитыми при низком давлении. [c.16]

Материалы для абляционных покрытий [c.74]

Благодаря экспериментам, проведенным на них, были установлены отдельные закономерности, присущие разным видам эрозии. Исследования последних лет расширили представления о кинетике механизма эрозии, позволили наметить элементы общей физической теории эрозионного разрушения и позволили более обоснованно подходить к выбору материалов для различных современных конструкций. Некоторые испытания, в частности по абляционным материалам, осуществленные в самое последнее время во миогпх странах позво и(ли успешно решить задачу по прнменен ио высококалорийных активных топлив 6" 8 5 [c.83]

Использование в качестве упрочняющего наполнителя графитовых тканей в камерах жидкостных реактивных двигателей (Ж. Р. Д.) приводит к быстрому разрушению их за счет окисления. В этих условиях неохлаждаемые камеры лучше защищать абляционными материалами нз фенольной смолы, армироватюй кварцевыми волокнами Ц08]. [c.163]

Попытка улучшения абляционных материалов предпринималась и в других направлениях. Так, например, было установлено, что конструкции, изготовленные методом намотки, имели склонность к выпучиванию и нестабильности форм из-за низкого сопротивления межслоевому сдвигу. Для повышения прочности на сдвиг в фирме "Авро" был разработан метод трехмерного армирования, которое осуществлялось за счет прошивки, провязки и различных методов переплетения армирующих материалов [187]. Продолжался поиск новых наполнителей пластмасс в начале 60-х гг. кроме стекловолокна применялись кварцевые, асбестовые, графитовые и прочие волокна. [c.109]

Общие замечания. Нарушение сплошности и несущей способности пространственно-армированных композиционных материалов при повышенных (выше 250 °С) температурах вследствие сравнительно низкой теплостойкости матрицы ограничивает температурный диапазон их применения. Решение задачи упрочнения матрицы в целях приближения ее прочности при повышенных температурах к высокому температурному сопротивлению углеродных волокон привело к появлению углеродной (или графитовой) матрицы и композиционных материалов на ее основе. Создание нового класса высокотемпературных материалов, получивших название углерод-углеродных композиционных материалов, описано в работе [109] там же приведена библиография по этим материалам. Первоначально со.зданные углерод-углеродные композиционные материалы основывались на двухнаправленном армировании. Они обладали лучшей прочностью в плоскостях армирования по сравнению с монолитным поликристаллическим графитом, но уступали по прочности, нормальной к плоскости армирования. Переход к пространственно-армированным материалам устраняет эту проблему [108, 114, 123]. Пространственное армирование резко повышает сопротивление этих материалов к действию нестационарных температурных напряжений и абляционную стойкость. Разработке и созданию пространственно-армированных материалов на основе углеродной матрицы уделяется большое внимание [106, 107]. [c.167]

Абляционная стойкость определяется устойчивостью материала к механической, термической и термоокислительной деструкции. На абляционную стойкость влияет также структура полимера. Материалы на основе полимеров линейного строения имеют низкую стойкость (происходит деполимеризация и деструкция). Температура абляции не превышает 900 "С. Материалы на основе термостойких полимеров лестничного или сетчатого строе-ич.ч (фе1 Олоформальдегидные, кремнийорганические и др.) имеют более высокую стойкость к абляции. В них протекают процессы структурирования н обезуглероживания (карбонизации). Температура абляции может достигать 3000 °С. Для увеличения абляционной стойкости вводят армирующие, наполнители. Так, стеклянные волокна оплавляются, при этом расходуется много теплоты. Теплопроводность пластиков в сотни раз меньше, чем тепло-ирозодносгь металлов, поэтому при кратковременном действии вьгсокой температуры внутренние слои материала нагреваются до 200—3.50 "С и сохраняют механическую прочность. [c.448]

Полибензкмидазолы обладают высокой термостойкостью (температура разложения на воздухе 300—600 "С) хорошими проч-ностньши показателями высокими диэлектрическими свойствами. Волокна огнестойки и термостойки. Композиции на основе поли-бензимндазолов могут использоваться в качестве абляционных термозащитных материалов. Антифрикционные материалы —АСП-пластики обладают термостойкостью и самосмазывающимися свойствами. [c.461]

Современные теории пластификации, свидетельствующие о том, что пластифицированный полимер обладает гелеподобной структурой и пластификатор снижает взаимодействие цепей в местах контакта и/или зацеплений, не исключают возможности возникновения включений пластификатора неопределенно малых размеров, диспергированных в полимерной матрице. Тем не менее автор считает, что обычные пластифицированные полимеры такие как ПВХ, не следует относить к макро- или микрокомпозициоиным материала . . Однако существуют другие смеси полимеров и жидкостей, которые могут быть без сомнения отнесены к композиционным материалам. Так, сетчатые полимеры, получаемые поликонденсацией, например отверждаемые фенолоформальдегидные смолы могут содержать тонкодиспергированные частицы воды, сохраняющиеся в течение нескольких лет. В случае литых изделий из фенолофор-мальдегидных ненаполненных смол предпринимались большие усилия для сохранения и стабилизации такой гетерофазной структуры, при которой материал не растрескивался при испарении воды. Около 10 лет назад в промышленных масштабах с большим успехом начали использовать водонаполненные полиэфирные смолы (патент США 3.256.219). Воду диспергировали [22] в смоле в виде сферических частиц диаметром 2—5 мкм с концентрацией, достигающей 90%. Такие материалы использовали для замены гипса и древесины, а также в качестве теплозащитных абляционных покрытий. [c.39]

Бурное развитие сверхзвуковой авиации и космической техники, в том числе разработка конструкций возвраш,аемых космических аппаратов, которые должны успешно преодолевать плотные слои атмосферы, вызвало необходимость интенсивных поисков материалов для абляционных покрытий. Основными функциями абляционного слоя является предотвращение перегрева и разрушения летательного аппарата. Наибольшее распространение в качестве абляционных покрытий получили композиционные материалы на основе полиамидных волокон и фенолоформальдегидных свя-зуюш,их. Однако, как отмечает Энгел [54], использование таких материалов в ракетах земля — воздух является нежелательным, поскольку в процессе их абляции наблюдается выделение ионов, создающих радиопомехи, что затрудняет осуществление радиоуп-равлення ракетами. Считают, что во избежание этого, необходимо применять особо чистые композиции, в частности на основе кремнеземного волокна, содержащего менее 25 млн , и эпоксидно-кремнийорганического связующего. В процессе абляции такого материала происходит обугливание отвержденного эпоксидного связующего и образование вспененного кремнийорганического полимера в процессе газоотделения и сублимации. Армирующий волокнистый наполнитель обеспечивает прочность материала. [c.342]

Фенолоформальдегидные смолы, армированные полиамидными волокнами, были первыми материалами, использованными в качестве абляционной теплозащиты головных частей ракет и возвращаемых космических аппаратов. В американском патенте [7] описан абляционный материал на основе эпоксидно-кремнийоргани-чеокого связующего и кварцевых волокон, предназначенный для теплозащиты головных частей ракет, не образующей в процессе абляции ионов, нарушающих системы управления. Британский патент [8] содержит описание пожарнобезопасных топливных баков самолетов, заполненных пенопластом с открытыми порами таким образом, что только 10—15% пространства баков остается свободным. Топливо, в котором набухает пенопласт, не вытекает из бака при его повреждении. Полиэфирные стеклопластики и пено-полиуританы были использованы для изготовления макета в натуральную величину англо-французского тренировочного истребителя Ягуар для показа на открытом воздухе. Реальный истребитель стоит около 1,5 млн. фунтов стерлингов. [c.418]

Мягкие контактные линзы и абляционные теплозащитные экраны космических кораблей требуют материалов с резко различающимися физическими свойствами. Однако наука о полимерах обеспечивает нас и материалами для проницаемых эластичных мембран, в црочными высокотемпературными композитными материалами.,. [c.63]

Материалами оболочки-аблятора лазерных термоядерных мишеней прямого облучения служат вещества легких элементов, такие как различного рода пластики, бериллий и другие. Это связано с необходимостью минимизировать энергию собственного излучения плазмы, с одной стороны, для того, чтобы уменьшить потери энергии в короне, которые приводят к уменьшению абляционного давления, а с другой стороны — предотвратить предварительный прогрев сжимаемой части мишени. В результате плазма в области поглощения лазерного излучения оказывается полностью ионизованной, отношение A/Z близко к 2, и при воздействии коротковолнового лазерного излучения с Л = = 1,06-0,35 мкм, значение критической плотности находится в пределах per = 3,6 10 -3,3 10 2 г-см . Далее, согласно современным теоретическим и экспериментальным результатам, устойчивое сжатие мишени при облучении лазерными пучками возможно для не слишком тонких оболочек с достаточно низким аспектным отношением Ra/Aa < <50 [1]. Таким образом, параметр ускорения а < 2, 5, и поэтому в указанных условиях увеличение параметра q при увеличении аспектного отношения, увеличении отношения AjZ или уменьшении начальной плотности вещества аблятора ведет к увеличению гидродинамической эффективности. Для значений q = 0,5-1 гидродинамическая эффективность составляет 0,2-0,3. [c.37]

Кроме абляционных и керамических материалов, в американском дви-гателестроении нашли широкое применение и жаропрочные сплавы редких металлов тантала, ниобия, молибдена и пр. Большинство из этих материалов в 30-е гг. были редкостью даже в научных лабораториях, не говоря уже о их практическом использовании. Так, например, в то время считалось, что ниобий — вредная примесь в танталовом сырье, и весь мировой запас изделий из ниобия (листы, проволока и т.д.) составлял в 1930 г. всего 10 кг [37, с. 5]. [c.110]

Следует отметить, что в 60—70-е гг. специалисты США, как правило, обеспечивали сохранность расширяющейся части (насадков) сопла без применения регенеративного охлаждения. Например, титановый насадок сопла ЖРД ЬР-81-ВА-9 (модель 8096) имел внутреннее покрытие огнеупорными материалами [159, с. 29] и был неохлаждаемым на двигателе второй ступени ракеты-носителя "Титан" насадок сопла был изготовлен из абляционного материала на основе эпоксидных и фенольных смол [264, с. 750] на ЖРД Аи-10-104 ракетной ступени "Эйбл-Стар" насадок сопла был титановым и имел радиационное охлаждение [260, с. 61]. [c.123]

Таким образом, обобщая все сказанное выше, можно отметить, что рассматриваемый период имеет по сравнению с предыдущим ряд отличительных особенностей. Наиболее важная из них состоит в широком использовании при решении проблемы охлаждения, а также тепловой защиты ЖРД новых материалов. Применение новых материалов было решающим фактором в развитии методов охлаждения ракетных двигателей, обусловившим появление ряда новых (или реализацию на более вьюоком научно-техническом уровне некоторых старых, применявшихся вЗО-е гг.). методов, таких, например, как радиационное, абляционное охлаждение, теплоизоляция, охлаждение с помощью тепловых труб и др. Благодаря новому сплаву "Нарлой" американским специалистам удалось решить проблему многоразовости применения ЖРД, создание новых видов пористых материалов позволило вплотную подойти к решению задачи использования транспирационного охлаждения новые конструкционные материалы позволили советским специалистам решить весьма сложную проблему тепловой защиты ЖРД РД-253, работающего на вьюококипящем топливе и имеющем вьюокое давление в камере. [c.125]

Теплозащита с помощью материалов может быть условно разделена на две группы теплозащита разрушающимися и неразрушающимися покрытиями. К первой из них можно отнести абляционное охлаждение (поверхностная, внутренняя и внешняя абляция), а также теплозащиту отложением, включающую в себя естественный процесс отложения углерода на стенке при сгорании углеводородных топлив, и искусственный процесс, при котором в топливо добавляются специальные вещества, уменьшающие тепловые потоки в стенку либо за счет отложения вещества на стенке, либо за счет создания облаков конденсированных частиц, экранирующих стенки камеры от радиационных потоков. [c.128]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...